(57)【要約】【課題】既存のリターディング機能を備えた荷電粒子線装置の大幅な構造変更を極力抑えた経済的かつシンプルな構成及びシステムで、観察試料が試料室内の構造部に接触して観察試料又は試料室内の構造部が破損してしまうのを防止する。【解決手段】リターディング機能のための直流電圧に対し、観察試料５０の試料室内の構成部に対する接触検知のためには交流電圧を用い、この観察試料５０の接触検知のための交流電圧をリターディング機能のための直流電圧に重畳して、試料室５内の試料台８に載置された観察試料５０に一緒に印加する一方、試料室内の構成部に対する観察試料５０の接触検知のためには、試料台８に印加されている印加電圧から直流電圧成分を取り除いた交流電圧成分を取り出して監視する。【選択図】図１
2007324099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料が載置される試料台と、
試料台を移動する移動機構と、
試料台の移動並びに移動方向を指示する操作部と、
操作部からの指示出力に応じて移動機構の作動制御を行う移動制御部と
を備えた試料微動システムであって、
試料台に載置された試料に印加する高周波数交流電圧を生成する高周波電源と、
高周波電源と試料台との接続間に設けられ、高周波電源に対する直流電流の流入を阻止する直流流入阻止手段と、
試料台に印加されている電圧成分から直流電圧成分を取り除いた交流電圧成分を取り出すフィルタ手段と、
フィルタ手段によって取り出される交流電圧成分の値に基づいて、試料の試料台以外の外部接触を検知する接触検知手段と、
接触検知手段からの接触検知出力によって試料の試料室内の構成部に対する接触を報知する警報手段と
を備えていることを特徴とする試料微動システム。
【請求項２】
試料室内の観察試料に一次電子線を照射する電子光学系と、
一次電子線の照射によって試料室内の観察試料から発生した二次信号を検出する二次信号検出手段と、
観察試料上における一次電子線の走査照射位置を変更するために観察試料が載置された試料台を試料室内で移動する移動機構と、
観察試料の試料室内での移動並びに移動方向を指示する操作部と、
操作部から指示出力に応じて移動機構の作動制御を行う移動制御部と、
試料室内で試料台に載置された試料に直流電圧を印加して、一次電子線に対する減速電界を試料と電子光学系の対物レンズとの間に発生させる減速手段と、
を備えた荷電粒子線装置であって、
電子光学系の対物レンズ又は試料室内壁を含む試料室内の構成部を接地する接地手段と、
減速手段によって試料に印加される直流電圧に高周波数交流電圧を重畳させる重畳手段と、
試料台に印加されている電圧成分から直流電圧成分を取り除いた交流電圧成分を取り出すフィルタ手段と、
フィルタ手段によって取り出される交流電圧成分の値に基づいて、試料室内の構成部に対する試料の接触を検知する接触検知手段と、
接触検知手段からの接触検知出力によって試料室内の構成部に対する試料の接触を報知する警報手段と
を備えていることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
さらに、減速手段によって試料に印加される直流電圧に高周波数交流電圧を重畳させる重畳手段のＯＮ／ＯＦＦを、移動機構による試料室内での試料台の移動/静止に連動して行う重畳制御手段
を備えていることを特徴とする請求項２記載の荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察試料を保持しながら移動させて、観察視野の移動を行う試料微動システム、及びこの試料微動システムを備えた荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、試料微動システムを備えた荷電粒子線装置の一例として、走査型電子顕微鏡装置が知られている。
【０００３】
走査型電子顕微鏡装置は、電子源から放出された電子を加速し、静電又は磁界レンズを用いて収束された電子ビーム（一次電子線）にし、この一次電子線を観察する試料上で二次元状に走査するとともに、この一次電子線（照射電子線）の照射によって試料から二次的に発生する二次電子又は反射電子等の二次信号電子を検出し、この検出信号の強度を一次電子線の走査と同期して走査生成される画像の輝度変調入力とすることで、試料表面の観察画像としての走査像(ＳＥＭ(Scanning Electron Microscope)像)を取得する。
【０００４】
この場合、観察画像を取得する試料表面部分、いわゆる観察視野の選択は、走査型電子顕微鏡装置に備えられ、観察試料を試料室内で移動可能に保持する試料微動システムを用いて、例えば試料室の水平方向、垂直方向、又は傾斜方向等といった所望方向に試料を移動させて、観察試料上における一次電子線の走査照射位置を適宜選択することによって行われる。観察者は、走査型電子顕微鏡装置のディスプレイ装置に表示される、一次電子線が照射された試料表面部分の観察画像を確認しながら操作部を操作して、観察視野を所望方向に移動させることによって、所望の試料表面部分の観察画像を得る。
【０００５】
ところで、観察者が観察視野の選択ために、上述のようにして観察試料を試料室内で移動させる場合に、観察試料に関しての寸法把握の誤り、試料微動システムに備えられた移動ステージに対する観察試料の配置方向の違い、又は操作部の誤り操作等といった原因によって、試料室内壁、レンズ等といった試料室内の構造部に観察試料を接触させ、観察試料や試料室内の構造部を破損させてしまう恐れがある。
【０００６】
そのため、観察者は、観察視野を移動するべく試料微動システムを稼動させ、試料室内で観察試料を移動する場合は、試料室内の構造部に対する観察試料の接触防止に留意しながら、その操作部を操作する必要があった。
【０００７】
そこで、従来は、上述した試料微動システムの稼動時における観察試料等の接触による破損を防止するために、図３に示すような接触検知機構を備えた試料微動システムがあった。
【０００８】
図３は、従来の接触検知機構を備えた試料微動システムが適用された走査型電子顕微鏡装置の構成図である。
【０００９】
図３に示す試料微動システム１０３では、観察者は、走査型電子顕微鏡装置１０１のディスプレイ装置１０７に表示される試料表面部分の観察画像を見ながら、トラックボール等の操作デバイスを備えた操作部１１１を操作して、観察視野（観察画像を取得する試料表面部分）の移動方向並びに移動量を指示する。試料微動システム制御部１１３は、操作部１１１から入力された観察視野の移動方向並びに移動量に対応させて、観察試料５０上における一次電子線の走査照射位置を移動させるべく、試料室１０５内で試料５０が載置された試料台１０８を保持する移動ステージ（図示省略）の移動方向並びに移動量を、試料台移動機構１０９に指示する。試料台移動機構１０９は、試料微動システム制御部１１３から指示された移動方向に指示された移動量に対応して、試料台１０８を試料室１０５内で水平方向、垂直方向といった方向に移動させたり、試料台１０８を傾斜させたり、回転させたりして、観察試料５０上における一次電子線の走査照射位置を移動させる。
【００１０】
このように、観察者は、ディスプレイ装置１０７に表示される試料表面部分の観察画像を見ながら、操作部１１１を操作してその観察視野を所望方向に所望量分だけ移動させることによって、観察試料５０上における一次電子線の走査照射位置を移動させ、その際にディスプレイ装置１０７に変更表示される観察画像を見ながら、所望の試料表面部分の観察画像を得るようになっている。
【００１１】
その際、試料微動システム制御部１１３は、試料台１０８に常に微弱な直流電圧(１５０ｍＶ)が印加されるように直流電源１３０を制御し、接触検知部１１５は、この直流電源１３０から直流電圧が印加されている試料台１０８の電位を監視して、試料台１０８に載置された観察試料５０が、走査型電子顕微鏡装置１０１の対物レンズ１０６等といった試料室１０５内の構造部に接触したか否かを検出する。
【００１２】
図示の例の場合は、例えば試料室１０５の内壁部１０５ａ、対物レンズ１０６等といった、試料５０が接触する恐れがある試料室１０５内の構造部は、試料台１０８に載置された観察試料５０との接触によって試料台１０８の電位を変化させることができるように接地され、また、試料台１０８自体は、ノイズ除去のコンデンサを介して接地され、試料台１０８及びこれに載置された観察試料５０は、通常は前述した微弱な直流電圧が印加されている電位状態になっている。
【００１３】
これにより、試料台移動機構１０９による観察試料５０が載置された試料台１０８の移動中に、観察試料５０が対物レンズ１０６等の試料室１０５内の構造部に接触した場合は、直流電圧が印加された状態（High状態）にある試料台１０８の電位は、接触した試料室１０５内の構造部を介して接地されることで、その電圧が降下した状態（Low状態、すなわちアース状態）になる。
【００１４】
接触検知部１１５は、試料台１０８の電位が所定電圧以下（例えば７５ｍＶ以下）になったことを検出することで、観察試料５０が対物レンズ１０６等の試料室１０５内の構造部に接触したことを検知する。
【００１５】
そして、接触検知部１１５からこの検知信号を受けた試料微動システム制御部１１３は、試料台１０８に載置された観察試料５０が、内壁部１０５ａ、対物レンズ１０６等の試料室１０５内の構造部に接触したと判断し、ディスプレイ装置１０７に警報表示したり、図示せぬブザーを鳴らしたりして、観察者に警報するとともに、試料微動システム制御部１１３は、試料台移動機構１０９による試料台１０８の移動を強制停止する。さらに、必要に応じて、観察試料５０を試料室１０５内の構造部と接触しない安全な位置に退避させるべく、試料台移動機構１０９を作動制御して試料台１０８を移動させる。
【００１６】
また、上述した従来技術とは別に、試料台１０８に載置された観察試料５０が、試料台１０８の移動によって内壁部１０５ａ、対物レンズ１０６等の試料室１０５内の構造部に接触するのを未然に防止し、試料５０及び試料室１０５内の構造部を保護する試料微動システム１０３’も従来から知られている。
【００１７】
この試料微動システム１０３’では、予め観察試料５０の大きさ等に応じて、試料台移動機構１０９による試料台１０８の移動範囲に制限を設けて、試料台１０８に載置された観察試料５０が対物レンズ１０６等の試料室１０５内の構造部に接触しないように、試料台１０８がこの移動範囲の制限を超えて移動できないように規制して、観察試料５０及び対物レンズ１０６等の試料室１０５内の構造部の保護をはかっている。
【００１８】
ところが、この試料台１０８の移動範囲の制限機能を備えた試料微動システム１０３’でも、試料台１０８の移動制限範囲を決定するために観察者が操作部１１１から予め設定入力した試料５０の大きさ情報が誤っていたり、また、試料微動システム１０３’の試料台１０８への試料５０の支持方向に誤りがあった場合には、観察試料５０が試料室１０５内の構造部に接触する可能性が依然として残る。
【００１９】
そこで、特開平１１−３５４０５９号公報に記載されているように、観察試料５０を試料室１０５内に挿入する際に、観察試料５０の大きさ情報をその試料室入口部（図３では、図示されていない）に設けられた測定手段によって測定し、この測定手段の測定結果に基づいて試料移動機構１０９の移動制限範囲を自動設定する方法ある。しかし、この場合は、試料室入口部に測定手段を設けなければならず、その試料微動システム制御部１１３は、この測定手段の測定結果から試料５０の大きさ情報の取得処理を行ったり、この取得した大きさ情報に基づく移動制限範囲の演算処理を追加して行わなければならないため、その制御内容が複雑化しその負荷が増加せざるを得ない、という新たな問題点が生じる。
【００２０】
そのために、このような試料台１０８の移動範囲の制限機能を備えた試料微動システム１０３’であっても、二次的対策として図３に示した直流電源１３０、接触検知部１１５を用いた電気的接触検知機構が、依然として多くの試料微動システム１０３に採用されている。
【００２１】
ところで、上述した走査型電子顕微鏡装置１０１のような試料表面の観察画像としての走査像を得る荷電粒子線装置は、光学顕微鏡に代わって、半導体素子製作のプロセス又はプロセス完成後の検査（例えば電子ビームによる寸法測定や電気的動作の検査）にも使われるようになってきた。
【００２２】
この場合、導電体の上に電気絶縁物を積層して構成される半導体試料（観察試料）５０に、電子線（一次電子線）を照射すると、半導体試料５０の表面が帯電（チャージアップ）し、放出される二次電子の軌道が変化したり、一次電子線そのものの軌道が変化するようになり、走査像に異常コントラストが生じたり、歪み等が発生したりする。
【００２３】
このチャージアップによる影響を低減するには、照射される一次電子線のエネルギーを低く抑えるために観察試料（この場合は、半導体試料）５０に照射する電子線流の速度を減速させる必要があるが、電子線のエネルギー（加速電圧）を低くする方法では、電子線のエネルギーのばらつきに起因する色収差によって分解能が著しく低下し、高倍率での観察が難しくなるという問題があった。
【００２４】
そこで、色収差の低減とチャージアップの防止を両立させるべく、特開平６−１３９９８５号に記載されている走査電子顕微鏡装置のように、観察試料５０及びこの試料５０が載置される試料微動システム１０３の試料台１０８に対して、負の直流電圧（リターディング電圧）を印加し、負の電荷を持つ照射電子線（一次電子線）を観察試料直前で減速させるリターディング法が採用されている。
【００２５】
このリターディング法では、照射電圧との兼ね合いにもよるが、観察試料５０を含む試料微動システム１０３の試料台１０８に０〜１.５ｋＶの直流電圧をリターディング電圧として印加するのが一般的である。
【００２６】
【特許文献１】特開平１１−３５４０５９号公報
【特許文献２】特開平６−１３９９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
ところが、このようなリターディング法が採用されている荷電粒子線装置（例えば、走査型電子顕微鏡装置１０１）にあっては、観察試料５０及びこの観察試料５０が載置される試料微動システム１０３の試料台１０８には、このリターディング法の採用によって直流の高い電圧が印加されることになるため、図３で説明した、従来の低い直流電圧を利用しての電気的接触検知機構を、回路の構成上及び安全上等の面から、そのまま適用することができない。
【００２８】
そこで、試料微動システム１０３が動作中、すなわち電気的接触検知機能による監視中に限って、リターディング電圧（減速電圧）をＯＦＦにし、観察試料５０及び試料微動システム１０３の試料台１０８に前述した微弱な直流電圧が印加できるようにして、図３に示した電気的接触検知機構が稼動できるようにすることも考えられる。
【００２９】
しかしながら、リターディング法が採用されている荷電粒子線装置（例えば、走査型電子顕微鏡装置１０１）では、このリターディング電圧によって照射電子線が減速して観察試料５０に入射するので、リターディング電圧をＯＦＦにすると、当然のことながらこの減速電圧がＯＦＦになってしまう。
【００３０】
そのため、観察位置を頻繁に移動させる中でのリターディング電圧のＯＮ／ＯＦＦは、観察画像の明度やコントラストの急激な変化となって現れるため、観察者が観察視野を決定する場合での使用感が、非常に悪かった。
【００３１】
さらに半導体製造装置に見られるようにレーザ光を用いて非接触で接触検知する接触検知機構の適用も考えられるが、汎用の走査型電子顕微鏡１０１では、観察試料５０がウェハのように単純な形状に限らないこと、また水平方向・上下方向以外にも回転・傾斜を加えた複雑な動きを試料微動システム１０３が行うため、レーザ光等による接触前検知はその適用が難しい。
【００３２】
この結果、リターディング機能を持った走査電子顕微鏡１０１の試料微動システム１０３においては、図３により説明した従来技術の電気的接触検知機構を使用することができず、同じく従来技術で説明した試料台１０８の移動範囲の制限機能を備えた試料微動システム１０３’しか適用することができない。
【００３３】
したがって、この試料台１０８の移動範囲の制限機能を備えた試料微動システム１０３’において、移動範囲の制限（すなわち、移動制限範囲）を決定する際に、観察者が操作部１１１から設定入力した試料５０の大きさ情報が誤っていたり、また、試料微動システム１０３’の試料台１０８への試料５０の支持方向に誤りがあった場合には、観察試料５０が試料室１０５内の構造部に接触して観察試料５０又は試料室１０５内の構造部を破損させてしまう可能性が依然として残る。
【００３４】
また、特開平１１−３５４０５９号公報に記載されている方法を適用する場合には、既存リターディング機能を備えた荷電粒子線装置の大幅な変更やその制御の複雑化が避けられないという問題があった。
【００３５】
そこで、本発明は、観察視野の選択等のために試料室内で観察試料を移動させる場合に、既存のリターディング機能を備えた荷電粒子線装置の大幅な構造変更を極力抑えた経済的かつシンプルな構成及びシステムで、観察試料が試料室内の構造部に接触して観察試料又は試料室内の構造部を破損させてしまうのを防止した試料微動システム、及びこの試料微動システムを備えた荷電粒子線装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
上記した課題を解決するために、本発明の試料微動システムは、試料が載置される試料台と、試料台を移動する移動機構と、試料台の移動並びに移動方向を指示する操作部と、操作部からの指示出力に応じて移動機構の作動制御を行う移動制御部とを備えた試料微動システムであって、試料台に載置された試料に印加する高周波数交流電圧を生成する高周波電源と、高周波電源と試料台との接続間に設けられ、高周波電源に対する直流電流の流入を阻止する直流流入阻止手段と、試料台に印加されている電圧成分から直流電圧成分を取り除いた交流電圧成分を取り出すフィルタ手段と、フィルタ手段によって取り出される交流電圧成分の値に基づいて、試料の試料台以外の外部接触を検知する接触検知手段と、接触検知手段からの接触検知出力によって試料の試料室内の構成部に対する接触を報知する警報手段とを備えていることを特徴とする。
【００３７】
また、本発明の荷電粒子線装置は、試料室内の観察試料に一次電子線を照射する電子光学系と、一次電子線の照射によって試料室内の観察試料から発生した二次信号を検出する二次信号検出手段と、観察試料上における一次電子線の走査照射位置を変更するために観察試料が載置された試料台を試料室内で移動する移動機構と、観察試料の試料室内での移動並びに移動方向を指示する操作部と、操作部から指示出力に応じて移動機構の作動制御を行う移動制御部と、試料室内で試料台に載置された試料に直流電圧を印加して、一次電子線に対する減速電界を試料と電子光学系の対物レンズとの間に発生させる減速手段と、
を備えた荷電粒子線装置であって、電子光学系の対物レンズ又は試料室内壁を含む試料室内の構成部を接地する接地手段と、減速手段によって試料に印加される直流電圧に高周波数交流電圧を重畳させる重畳手段と、試料台に印加されている電圧成分から直流電圧成分を取り除いた交流電圧成分を取り出すフィルタ手段と、フィルタ手段によって取り出される交流電圧成分の値に基づいて、試料室内の構成部に対する試料の接触を検知する接触検知手段と、接触検知手段からの接触検知出力によって試料室内の構成部に対する試料の接触を報知する警報手段とを備えていることを特徴とする。
【００３８】
また、本発明の荷電粒子線装置は、さらに、減速手段によって試料に印加される直流電圧に高周波数交流電圧を重畳させる重畳手段のＯＮ／ＯＦＦを、移動機構による試料室内での試料台の移動/静止に連動して行う重畳制御手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、リターディング機能のための直流電圧に対し、観察試料の試料室内の構成部に対する接触検知のためには交流電圧を用い、この試料の接触検知のための交流電圧をリターディング機能のための直流電圧に重畳して、試料室内の試料台に載置された観察試料に一緒に印加する一方、試料室内の構成部に対する観察試料の接触検知のためには、試料台に印加されている印加電圧から直流電圧成分を取り除いた交流電圧成分を取り出して監視する構成としたので、例えば１.５ｋＶの直流電圧がリターディング電圧として印加される回路構成部分と、試料室内の構成部に対する観察試料の接触検知のための回路構成部分とを、回路的に独立させることができる。これにより、試料室内の構成部に対する観察試料の接触検知のための回路構成部分にリターディング機能のための直流電圧による直流電流が流入することがないので、回路の構成上及び安全上等の面から好ましいものとなる。
【００４０】
また、リターディング機能のための直流電圧が印加される回路構成部分と、試料室内の構成部に対しての試料の接触検知のための回路構成部分との回路的な分離部分には、交流電流は流すが直流電流は流さないコンデンサ（容量性素子）を適用することで済むので、既存のリターディング機能を備えた荷電粒子線装置の大幅な変更を極力抑えて、経済的かつシンプルな構成で、試料室内の構成部に対する観察試料の接触検知が行い得、例え観察試料が試料室内の構成部に接触した場合であっても、この接触に伴う被害を最小限に留めることができる。
【００４１】
また、試料室内の構成部に対する観察試料の接触検知のために用いる交流電圧には、周波数が比較的高い高周波数交流電圧を利用することによって、高倍率の観察画像で確認しながら観察視野の選択を行う場合であっても、その際の観察画像に生じる揺れを極力抑えることができる。
【００４２】
さらに、試料台の移動／静止に連動して、観察試料の接触検知のために用いる交流電圧の重畳／重畳停止を行うことによって、観察画像の一層の品質向上をはかることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明の試料微動システム、及び荷電粒子線装置の一実施の形態について、試料微動システム並びにリターディング機能が備えられた走査型電子顕微鏡装置１を例に、図面に基づいて説明する。
【００４４】
図１は、本発明の一実施の形態としての試料微動システムを備えた走査型電子顕微鏡装置の構成図である。
【００４５】
走査電子顕微鏡装置１は、走査電子顕微鏡本体２と試料微動システム３とを備えて構成されている。走査電子顕微鏡本体２は、鏡筒部２Ａと試料室部２Ｂとから構成され、鏡筒部２Ａには電子光学系４が収容され、試料室部２Ｂは観察試料５０を収容する試料室５を有して構成されている。
【００４６】
電子光学系４は、電子源で生成された電子を加速して放出する電子銃、電子銃から放出された電子を収束して一次電子線にする収束レンズ、この一次電子線を観察する試料上で二次元状に走査する走査偏向器、一次電子線を観察する試料上に照射するための対物レンズ、この一次電子線（照射電子線）の照射によって試料から二次的に発生する二次信号電子を検出する二次信号電子検出器等を備え、図示の場合では、鏡筒部２Ａ下方の対物レンズ６を試料室部２Ｂの試料室５に臨ませた構成になっている。そして、二次信号電子検出器の出力は、図示せぬ信号増幅器及び映像信号回路を介して、前述した走査偏向器による一次電子線の走査と同期して走査生成する画像の輝度変調入力として、ディスプレイ装置７の輝度変調端子に入力され、試料表面の観察画像としての走査像（ＳＥＭ像）が観察できる構成になっている。
【００４７】
一方、試料室部２Ｂの試料室５には、試料観察時、観察試料５０が載置された試料台８が配置され、この試料台８は、試料室５と図示せぬ開閉可能な挿入口を介して、隣設された図示せぬ試料交換室との間で移動可能になっている。試料観察時、試料５０が載置された試料台８は、試料微動システム３を構成する試料台移動機構９の移動ステージ９ａ上に絶縁板９ｂを介して載置固定され、また、試料室５内は、図示せぬ給／排気手段によって真空排気状態に保持される。
【００４８】
試料台８は、試料室５内の試料台移動機構９の移動ステージ９ａに載置固定された状態で、試料室５内で水平方向（Ｘ−Ｙ方向）・上下方向（Ｚ方向）、さらに回転・傾斜方向に移動可能になっている。試料台移動機構９は、試料台８（試料台８が載置固定された移動ステージ９ａ）をこれら各方向にそれぞれ移動させるためのアクチュエータ、これらアクチュエータの作動による試料台８の試料室５内での移動位置を検出するための検出器等を備え、後述する試料微動システム制御部１３からの制御指示出力により、これらアクチュエータを検出器の出力に基づきながら駆動制御して、試料室５内で、観察試料５０を試料台８ごと、この制御指示出力によって指定された位置に移動させる。すなわち、試料台移動機構９は、電子光学系４の対物レンズ６に対する観察試料５０の相対位置を変化させて、観察試料５０上の一次電子線の走査照射位置を変更し、観察視野を移動させる。
【００４９】
その上で、試料台８に載置された観察試料５０には、試料台８を介して、観察画像の色収差の低減と試料表面のチャージアップの防止をはかるべく、負の直流電圧からなるリターディング電圧ＶＲを印加できるようになっている。そのため、リターディング電圧ＶＲは、電流制限用の抵抗１０を介して、その供給端が、移動ステージ９ａの絶縁板９ｂ上に載置固定される試料台８に対して導電可能に導出された構成になっている。このリターディング電圧ＶＲは、一次電子線の照射電圧との兼ね合いにもよるが、本実施例の場合は、観察試料５０が載置された試料台８に、例えば０〜１.５ｋＶの負の直流電圧を印加できる構成になっている。
【００５０】
そして、この０〜１.５ｋＶの負の直流電圧は、試料台８を介して、観察試料５０に印加され、対物レンズ６と観察試料５０との間には減速電界が形成される。電子光学系４の対物レンズ６を通過した一次電子線は、この減速電界で減速され、実質的に電子光学系４による加速電圧からこのリターディング電圧ＶＲを差し引いた電圧に相当するエネルギーで観察試料５０に到達する。そのため、電子光学系４を通過するときの一次電子線のエネルギーは、観察試料５０を照射する最終段の一次電子線（照射電子線）のエネルギーよりも高くなるため、色収差を改善でき、高分解能が得られる。さらに、観察試料５０に照射する一次電子線（照射電子線）は減速されて低エネルギーとなっているので、観察試料５０自体のチャージアップも解消できるようになっている。
【００５１】
試料微動システム３は、前述した試料台移動機構９と、観察者が前述したディスプレイ装置７に表示される走査像（ＳＥＭ像）を参照しながら試料表面上における観察画像の移動方向及び移動量を指示する操作部１１と、試料台移動機構９による試料室５内での試料台８の移動中に、試料台８に載置された試料５０が試料室５の内壁、対物レンズ６等の試料室５内の構造部に接触したのを検出する接触検知システム１２と、これら試料台移動機構９を始めとするシステム各部の制御を行う試料微動システム制御部１３とを有している。
【００５２】
操作部１１は、観察視野の移動方向並びに移動量を指示するもので、本実施例では、トラックボール等の操作デバイス１１ａや、ディスプレイ装置７の走査像が表示される画面上にＯＳＤ（On Screen Display）表示される画面上操作部１１ｂを、所望の方向に所望量だけ移動操作して行う。
【００５３】
試料微動システム制御部１３は、操作部１１としての操作デバイス１１ａ又は操作デバイス１１ａから入力された観察視野の移動方向並びに移動量に対応させて、試料室５内で試料５０が載置された試料台８を保持する移動ステージ９ａの移動方向並びに移動量を、試料台移動機構９に指示する。
【００５４】
試料台移動機構９は、試料微動システム制御部１３から指示された移動方向及び移動量に対応して、試料台８を試料室５内で水平方向、垂直方向といった方向に移動させたり、傾斜、回転させたりして、観察試料５０上における一次電子線の走査照射位置を移動させる。加えて、本実施の形態では、試料台移動機構９は、試料微動システム制御部１３からの制御指示出力によって稼働中の場合は、試料微動システム制御部１３に稼働中信号をフィードバック可能な構成にもなっている。
【００５５】
接触検知システム１２は、高周波電源１４と、接触検知部１５と、コンデンサ１６、１７を有する。
【００５６】
高周波電源１４は、高周波電源１４に対する直流電流の流入を阻止する直流流入阻止手段としてのコンデンサ１６を介して、その供給端が、例えば前述したリターディング電圧ＶＲの供給端と電流制限用の抵抗１０との間に接続され、又は、その供給端が、リターディング電圧ＶＲの供給端と同様に、移動ステージ９ａの絶縁板９ｂ上に載置固定される試料台８に対して導電可能に、絶縁板９ｂ上に導出された構成になっている。
【００５７】
これにより、移動ステージ９ａ上の絶縁板９ｂに載置固定された試料台８を介して、試料台８に載置された観察試料５０には、リターディング電圧ＶＲに高周波電源１４からの高周波交流電圧を重畳したリターディング電圧ＶＲ’を印加できるようになっている。
【００５８】
コンデンサ１７は、その一側電極端が接触検知部１５の検出端として、前述したリターディング電圧ＶＲの供給端と電流制限用の抵抗１０との間に接続され、又は、リターディング電圧ＶＲの供給端と同様に、移動ステージ９ａの絶縁板９ｂ上に載置固定される試料台８に対して導電可能に絶縁板９ｂ上に導出された構成になっている。これにより、コンデンサ１７は、フィルタ手段として、試料台８に載置された観察試料５０に印加されている高周波電源１４からの高周波交流電圧が重畳されたリターディング電圧ＶＲ’の電圧成分から直流電圧成分を取り除いた交流電圧成分を取り出すことができる。このコンデンサ１７によって取り出された高周波交流電圧が重畳されたリターディング電圧ＶＲ’の電圧成分の中の交流電圧成分は、コンデンサ１７の他側電極端から、接触検知部１５に検査対象電圧として供給される。
【００５９】
接触検知部１５は、試料台８の交流電圧成分が所定電圧以下（例えば７５ｍＶ以下）になったことを検出することで、観察試料５０が対物レンズ６等の試料室５内の構造部に接触したことを検知する。
【００６０】
すなわち、本実施の形態では、試料台移動機構９による観察試料５０が載置された試料台８の移動中に、観察試料５０が対物レンズ６等の試料室５内の構造部に接触した場合は、高周波交流電圧が重畳されたリターディング電圧ＶＲ’が印加された状態（High状態）にある試料台８の電位は、接触した試料室５内の構造部を介して接地されることで、その電圧が降下した状態（Low状態、すなわちアース状態）になる。
【００６１】
接触検知部１５は、例えば整流回路及び比較回路を有し、試料台８の電位が所定電圧以下（例えば７５ｍＶ以下）になったことを検出することで、観察試料５０が対物レンズ６等の試料室５内の構造部に接触したことを検知し、試料微動システム制御部１３に接触検知信号を供給する。
【００６２】
また、接触検知部１５の検査対象電圧として、交流電源として高周波電源１４を用い、
この高周波電源１４による高周波交流電圧を重畳したリターディング電圧ＶＲ’から交流電圧成分を取り出して利用するのは、観察試料５０の試料室５内の構造部に対する接触に伴う放電エネルギーをできるだけ小さくし、コンデンサ１６、１７の容量をできるだけ小さくし、さらに、検査用電源として高周波電源１４、並びに接触検知部１５の構成回路の耐容量をできるだけ小さくする目的がある。そして、この検査用電源としての高周波電源１４の周波数は、この放電エネルギー及びコンデンサ１６、１７の容量の関係から、１０ＭＨｚ以上が好ましく、その電圧の大きさは、負の直流電圧からなるリターディング電圧ＶＲの大きさに比し、はるかに低い値になっている。
【００６３】
その上で、試料微動システム制御部１３は、操作部１１としての操作デバイス１１ａ又は操作デバイス１１ａから入力された観察視野の移動方向並びに移動量に対応させて、試料室５内で試料５０が載置された試料台８を保持する移動ステージ９ａの移動方向並びに移動量を試料台移動機構９に指示するに当たり、次のようにして、試料微動システム３全体の制御を行う構成になっている。
【００６４】
図２は、本実施の形態の試料微動システムの制御フローチャートである。
図２において、観察者が、走査型電子顕微鏡装置１のディスプレイ装置７に表示されている観察画像による試料観察位置を変更する、すなわち、その観察視野を試料表面上における所望の観察目的位置に移動させたい場合は（ステップＳ0）、トラックボール等の操作デバイス１１ａやディスプレイ装置７にＯＳＤ（On Screen Display）表示される画面上操作部１１ｂを操作して、観察視野の移動を指示する（ステップＳ12）。
【００６５】
試料微動システム制御部１３は、この操作部１１からその操作に対応して逐次供給される観察視野の移動指示に対応して、試料室５内で試料台８を保持している試料台移動機構９の、試料台８が載置固定されている移動ステージ９ａの移動方向並びに移動量を逐次算出し（ステップＳ14）、検査用電源として高周波電源１４並びに接触権利部１５を稼動し（ステップＳ16）、この算出した移動方向並びに移動量に対応した移動ステージ９ａの移動を試料台移動機構９に指示して、試料台移動機構９を起動又は駆動させる（ステップＳ18）。
【００６６】
なお、この操作部１１の操作による試料微動システム３の動作前の試料観察状態では、高周波電源１４と接触検知部１５とは被稼動状態（ＯＦＦ状態）になっており、試料台８に載置された観察試料５０には、高周波電源１４による高周波交流電圧が重畳されていないリターディング電圧ＶＲが印加されている状態になっている。
【００６７】
試料微動システム制御部１３は、試料台移動機構９へ供給した指示に基づいて試料台移動機構９が稼働中である場合は、接触検知部１５から接触検知信号が供給されたか否か（ステップＳ20）、試料台移動機構９からのフィードバック供給される稼働中信号の出力又は消勢に基づいて、操作部１１で操作指示した観察目的位置への試料台８に載置された観察試料５０の移動が完了したか否か（ステップＳ22）を監視している。
【００６８】
そして、試料微動システム制御部１３は、試料台移動機構９が試料微動システム制御部１３からの指示に対応して試料台８に載置された観察試料５０の移動を完了させ、観察視野が所望の観察目的位置に到達したのを、試料台移動機構９からフィードバック供給される稼働中信号の消勢によって検出した場合には、予め定められている所定時間を待って検査用電源としての高周波電源１４並びに接触検知部１５の稼動を停止する（ステップＳ24）。
【００６９】
この高周波電源１４の稼動停止によって、試料台８に載置された観察試料５０には、試料台８を介して、高周波電源１４による高周波交流電圧を重畳したリターディング電圧ＶＲ’に代えて、高周波電源１４による高周波交流電圧が重畳されていないリターディング電圧ＶＲが印加されるようになる。
【００７０】
このため、観察者が、操作部１１を操作して観察視野の移動を指示し、その操作に応じた所望の観察目的位置に観察視野の到達した場合は（ステップＳ22）、高周波電源１４の稼動が停止させられて（ステップＳ24）、観察試料５０と電子光学系４の対物レンズ６との間には、直流電圧の安定したリターディング電圧ＶＲによる減速電界は発生することになる。そのため、観察視野を所望の観察目的位置まで移動する途中に、ディスプレイ装置７に随時表示される試料表面の走査像の画像品質の一層の品質向をはかって、所望の観察目的位置の走査像の確認が行える（ステップＳ26）。
【００７１】
なお、前述のステップＳ24で、予め定められている所定時間を待って高周波電源１４並びに接触検知部１５の稼動を停止するのは、観察者が、トラックボール等の操作デバイス１１ａや、ディスプレイ装置７の走査像が表示される画面上にＯＳＤ（On Screen Display）表示される画面上操作部１１ｂを連続的に操作し、これら操作部１１から試料微動システム制御部１３に続けて供給される新たな観察視野の移動指示によって、その都度、高周波電源１４並びに接触検知部１５の稼動／停止が無用に繰り返されるのを防止するためである。
【００７２】
したがって、この所定時間の間に、これら操作部１１から試料微動システム制御部１３に新たな観察視野の移動指示が供給された場合は、試料微動システム制御部１３は、この新たな観察視野の移動指示（ステップＳ10）に対しても、上記説明したステップＳ12以下の処理を行うが、その際には、ステップＳ16で高周波電源１４並びに接触検知部１５の稼動指示が行われても、高周波電源１４並びに接触検知部１５は既に稼動状態になっている。
【００７３】
一方、前述の試料台移動機構９へ供給した指示に基づいて試料台移動機構９が稼働中である場合に、接触検知部１５が、観察試料５０が対物レンズ６等の試料室５内の構造部に接触したことによって、高周波交流電圧が重畳されたリターディング電圧ＶＲ’が印加された状態（High状態）にある試料台８の電位が接触した試料室５内の構造部を介して接地されることで、降下した状態（Low状態、すなわちアース状態）になったのを検出し、接触検知部１５から接触検知信号が供給された場合（ステップＳ20）、試料微動システム制御部１３は、速やかに次のような制御を実行する。
【００７４】
試料微動システム制御部１３は、接触検知部１５から接触検知信号が供給されると、試料台移動機構９に、試料台８の移動の強制停止を指示し、試料台移動機構９による観察試料５０が載置された試料台８の移動を直ちに停止させる（ステップＳ30）。
【００７５】
そして、試料微動システム制御部１３は、この試料台移動機構９に対する強制停止とともに、ディスプレイ装置７へ試料台８に載置された観察試料５０が試料室５内の構造部に接触したことを報知させるための警報発生指示を供給し、ディスプレイ装置７に備えられた図示せぬ警報ブザーを鳴動させたり、その表示画面上に所定のＧＵＩ警告メッセージを表示したりして、観察者に観察試料５０が試料室５内の構造部に接触したこと警報する（ステップＳ32）。
【００７６】
さらに、試料微動システム制御部１３は、必要に応じて、自動的又は観察者による操作部１１からのマニュアル回避操作を受け、観察試料５０を試料室５内の構造部と接触しない安全な位置に退避させるべく、試料台移動機構９に観察試料５０が載置された試料台８の退避指示を供給する（ステップＳ34）。
【００７７】
これにより、試料微動システム３は、観察者による観察視野の移動操作中であっても、その試料台８に載置された観察試料５０が試料室５内の構造部に接触した場合は、観察試料５０が載置された試料台８の移動を緊急停止し、警報を発生するので、この接触に伴う被害を確実に最小限に留めることができる。
【００７８】
以上、説明したように、本実施の形態の試料微動システム３を備えた走査型電子顕微鏡装置１は構成されるが、本発明の試料微動システムは、上述した試料微動システム３の具体的構成に限定されずに種々の変形例が可能である。例えば、高周波電源１４に対する直流流入阻止手段、及び接触検知部１５に関してのフィルタ手段には、経済的面に重きを置いて、コンデンサ１６、１７をそれぞれの回路デバイスとして使用する構成としたが、これら直流流入阻止手段、フィルタ手段に使用する回路デバイスは、これらコンデンサ１６、１７に限定されるものではない。また、本発明の試料微動システムが備えられた荷電粒子線装置も、走査型電子顕微鏡装置１に限定されるものではない。  
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施の形態としての試料微動システムを備えた走査型電子顕微鏡装置の構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態としての試料微動システムの
【図３】従来の接触検知機能部を備えた試料微動システムが適用された走査型電子顕微鏡装置の構成図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  走査型電子顕微鏡装置
２  走査電子顕微鏡本体
２Ａ  鏡筒部
２Ｂ  試料室部
３  試料微動システム
４  電子光学系
５  試料室
６  対物レンズ
７  ディスプレイ装置
８  試料台
９  試料台移動機構
９ａ  移動ステージ
９ｂ  絶縁板
１０  抵抗
１１  操作部
１２  接触検知システム
１３  試料微動システム制御部
１４  高周波電源
１５  接触検知部
１６  コンデンサ
１７  コンデンサ
【図１】
2007324099.tif 000003
【図２】
2007324099.tif 000004
【図３】
2007324099.tif 000005